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一種用于確定射頻抗擾度的測量技術(shù)

星星科技指導(dǎo)員 ? 來源:ADI ? 作者:ADI ? 2023-03-08 12:27 ? 次閱讀

GSM手機(jī)的普及導(dǎo)致不需要的RF信號穩(wěn)步上升,導(dǎo)致電子電路給出失真的結(jié)果,除非它們具有足夠的RF噪聲抑制能力。因此,射頻抗擾度測試已成為確保電子電路令人滿意運行的必要條件。

介紹

當(dāng)今的大多數(shù)手機(jī)都采用時分多址(TDMA)標(biāo)準(zhǔn),這是一種多路復(fù)用方案,通過以217Hz的速率關(guān)閉和打開脈沖來調(diào)制高頻載波。然后,RF敏感IC可以解調(diào)該載波并再現(xiàn)217Hz信號及其諧波頻率。由于這些頻率中的大多數(shù)都落在音頻頻段內(nèi),因此它們會產(chǎn)生不需要的嗡嗡聲。因此,射頻抗擾度差的電路會解調(diào)手機(jī)的射頻頻率并產(chǎn)生不需要的低頻音頻。作為質(zhì)量保證措施,測試應(yīng)使電路處于與正常工作期間相當(dāng)?shù)腞F環(huán)境中。

本文介紹一種測量集成電路板RF噪聲抑制能力的通用技術(shù)。射頻抗干擾測試使電路板處于受控的射頻水平,代表其工作期間可能遇到的應(yīng)力。結(jié)果是一種標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)化測試方法,該方法可建立可用于定性分析的可重復(fù)結(jié)果。這些測試結(jié)果有助于選擇最能抵抗RF噪聲的IC和電路。

射頻敏感性可以通過將被測設(shè)備(DUT)放置在工作手機(jī)附近來測試。但是,為了獲得準(zhǔn)確和可重復(fù)的測試結(jié)果,必須使用一致的方法和可重復(fù)的RF場對DUT進(jìn)行測試。解決方案是射頻消聲測試室,可產(chǎn)生精確控制的射頻場,可與典型移動電話產(chǎn)生的射頻場相媲美。

射頻抗擾度測試設(shè)置

以下討論比較了MAX4232雙通道運算放大器(運算放大器)和競爭器件(競爭產(chǎn)品X)的RF抗擾度測試結(jié)果。RF抗擾度測試電路(圖1)顯示了與被測雙通道運算放大器的電路板連接。每個運算放大器都配置為交流放大器。在沒有交流信號輸入的情況下,輸出位于 1.5VDC(對于 V抄送= 3V)。反相輸入使用1.5“導(dǎo)線環(huán)路短路至地,以仿真輸入端的PC走線。該環(huán)路模擬實際跡線的效果,該跡線可以在工作頻率下充當(dāng)天線,收集和解調(diào)RF信號。運算放大器的RF抗擾度通過在輸出端連接dBV表來測量和量化。

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圖1.用于MAX4232雙通道運算放大器RF抗擾度測試的測試電路連接

Maxim的RF測試設(shè)置(圖2)產(chǎn)生RF抗擾度測試所需的RF場。消聲測試室具有類似于法拉第籠的屏蔽體,帶有用于連接電源電壓和輸出監(jiān)視器的接入端口。測試設(shè)置是通過連接以下設(shè)備形成的:

信號發(fā)生器:9kHz至3.3GHz(羅德和施瓦茨SML-03)

射頻功率放大器:800MHz 至 1GHz,20W (OPHIR 5124)

功率計:25MHz至1GHz(羅德和施瓦茨)

并聯(lián)接線電池(消聲室)

電場傳感器

電腦(電腦)

dBV計

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圖2.用于射頻抗噪性測試的設(shè)備設(shè)置。

信號發(fā)生器產(chǎn)生所需頻率和調(diào)制的RF信號,并將其饋送到功率放大器。功率放大器(PA)輸出通過定向耦合器和功率計進(jìn)行測量和監(jiān)控。計算機(jī)通過控制信號發(fā)生器輸出的頻率范圍、調(diào)制類型、調(diào)制百分比和PA的功率輸出來建立所需的RF場。使用天線(Planer型)在屏蔽消聲室內(nèi)輻射電場,該天線產(chǎn)生均勻,精確校準(zhǔn)且可重復(fù)的電場。

典型手機(jī)附近的射頻場距離手機(jī)輻射天線 60cm 處約為 4V/m;當(dāng)一個人離開手機(jī)時,射頻場會減小到距離手機(jī) 25 厘米處的約 10V/m。因此,該腔室產(chǎn)生60V/m的均勻場強(qiáng),模擬DUT所經(jīng)歷的RF環(huán)境(60V/m也足夠低,可以使接收設(shè)備保持在削波電平以下并避免測量誤差)。RF正弦波在800MHz和1GHz的手機(jī)頻率之間變化,100%調(diào)制,音頻頻率為1000Hz。217Hz調(diào)制會產(chǎn)生類似的結(jié)果,但為了方便起見,選擇了更常見的音頻頻率1000Hz。腔室側(cè)面的接入端口為 DUT 供電,還可以連接 dBV 儀表,該儀表設(shè)置為 dBV 讀數(shù)(相對于 1V 的 dBs)。通過使用場傳感器調(diào)整腔室內(nèi)的 DUT 位置,可以精確校準(zhǔn)射頻場。

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圖3.使用圖2設(shè)置的兩個雙通道運算放大器的RF噪聲抗擾度測試結(jié)果。

測試結(jié)果

兩個雙通道運算放大器(MAX4232和競爭產(chǎn)品X)的測試結(jié)果顯示,平均輸出單位為dBV(圖3)。針對800MHz至1Ghz的RF頻率變化,在60V/m的均勻電場下,MAX4232的平均輸出約為-66dBV (相對于500V為1μV rms),競爭產(chǎn)品X的平均輸出約為-18dBV (相對于125V為1mV RMS)。在沒有任何射頻信號的情況下,dBV表讀數(shù)為-86dBV。

因此,MAX4232輸出僅變化-20dB(-86dBV至-66dBV)。也就是說,RF環(huán)境導(dǎo)致其輸出從50μV RMS變?yōu)?00μV RMS。可以說,MAX4232輸出僅隨RF環(huán)境變化10倍。因此,MAX4232具有-66dBV的出色RF抗擾度,不會產(chǎn)生任何明顯的輸出失真。

競爭對手X的平均讀數(shù)僅為-18dBV,這意味著當(dāng)受到RF時,其輸出會改變125mV RMS(相對于1V RMS)。這一增幅是正常值(2500μV RMS)的50倍。因此,可以說競爭對手X的射頻抗擾度很差(-18dBV);當(dāng)靠近手機(jī)或其他射頻源時,它更有可能引起問題。顯然,MAX4232是耳機(jī)放大器和麥克風(fēng)放大器等音頻處理應(yīng)用的更好選擇。

總結(jié)

總之,對于關(guān)注在射頻環(huán)境中保持高質(zhì)量性能的電路板和IC制造商來說,RF抗擾度測試是必不可少的步驟。射頻腔室設(shè)置為準(zhǔn)確的射頻抗擾度測試提供了一種經(jīng)濟(jì)靈活的方法。

審核編輯:郭婷

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